Name: Migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido utilizzando un nuovo grano combustibile con una struttura elicoiale annidata (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 58 s
Description: Scopri come migliorare le prestazioni di combustione di motori a razzo ibridi utilizzando grani combustibili con struttura elicoidale annidata. Questo metodo innovativo mantiene l'integrità dei grani durante il processo.

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Questo lavoro è stato supportato dalla National Natural Science Foundation of China (Grant n. 11802315, 11872368 e 11927803) e dalla Equipment Pre-Research Foundation del National Defense Key Laboratory (Grant n. 6142701190402).

1. Allestimento e procedure sperimentali
<ol><li>Preparazione del grano combustibile NOTA: La granulometria con nuova struttura era costituita da due parti, che sono mostrate nella figura 4. Come parte principale del nuovo grano, il combustibile a base di paraffina rappresenta oltre l'80% della massa totale. Il substrato ABS viene utilizzato come combustibile aggiuntivo. La preparazione di questo grano combustibile è stata realizzata combinando stampa 3D e colata centrifuga.<ol>
<li>Preparazione del substrato<ol>
<li>Aprire il software 3D per il disegno del substrato ABS. NOTA: Il substrato ABS, che intendeva fornire la struttura elicoiale e il supporto per il combustibile a base di paraffina, è composto da dodici lame integrate che ruotano di 360° in senso orario nella direzione assiale e nella parete.</li>
			<li>Salvare la struttura 3D del substrato ABS come file STL.</li>
			<li>Aprire il software di affezione 3D e importare la struttura del substrato ABS.</li>
			<li>Fare clic su Avvia affezionee selezionare Modalità di stampa velocità dal modello principale. NOTA: Per l'estrusore primario scegliere ABS 1,75 mm.</li>
			<li>Fate doppio clic su Velocità (Speed),modificate la densità di riempimento al 100% e selezionate Zattera con gonna (Raft with Skirt) per l'aggiunta della piattaforma. NOTA: Per migliorare la qualità di stampa e prevenire la curvatura, è necessario utilizzare una struttura di base di stampa (Zattera con Gonna) per aumentare l'area di contatto tra il corpo di stampa e la piastra inferiore.</li>
			<li>Fare clic su Salva echiudi e quindi su Slice.</li>
			<li>Accendere la stampante 3D e importare il file slice del substrato ABS.</li>
			<li>Impostare la temperatura del letto riscaldato e dell'ugello rispettivamente a 100 e 240 °C.</li>
			<li>Fare clic su Avvia per stampare dopo la stabilizzazione.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Preparazione del combustibile a base di paraffina<ol>
<li>Preparare materie prime di paraffina, cera di polietilene (PE), acido stearico, acetato di etilene-vinile (EVA) e polvere di carbonio. Configurare il combustibile a base di paraffina in base al rapporto tra questi componenti come 0,58:0,2:0,1:0,1:0,02. NOTA: Le informazioni specifiche di ciascuna materia prima sono riportate nella tabella dei materiali. Il rapporto di distribuzione del combustibile a base di paraffina non è fisso e può essere regolato in modo appropriato in base allo scopo dell'esperimento. Lo scopo dell'aggiunta di polvere di carbonio è quello di bloccare il trasferimento di calore radiante e impedire al grano combustibile di ammorbidirsi e collassare durante la combustione.</li>
			<li>Posizionare le materie prime configurate nel miscelatore di fusione e sciogliere e mescolare completamente fino a completa miscela. NOTA: Il combustibile a base di paraffina viene riscaldato a 120 °C per garantire la fusione completa prevenendo al contempo la deformazione delle lame ABS.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Produzione di grani di combustibile NOTA: Per dimostrare meglio l'effetto del miglioramento delle prestazioni di combustione, sono stati impostati granelli di combustibile a base di paraffina con la stessa composizione del controllo.<ol>
<li>Posizionare il substrato ABS nella centrifuga e fissarlo con un tappo finale.</li>
			<li>Collegare l'alimentazione e accendere l'interruttore della pompa di raffreddamento ad acqua.</li>
			<li>Accendere il relè della centrifuga e aumentare la velocità a 1400 giri/min.</li>
			<li>Aprire la valvola sul miscelatore di fusione e iniziare a lanciare. NOTA: Il combustibile fuso a base di paraffina fluisce nella sezione iniziale dello stampo attraverso il tubo e il coperchio finale con un'apertura centrale. Sotto l'effetto della gravità, il combustibile liquido si diffonde lungo la direzione assiale dello stampo. In combinazione con un raffreddamento efficace, è necessario un metodo di fusione multipla, che è quello di dividere il processo di riempimento una volta originale in più volte, per ridurre lo stress termico.</li>
			<li>Rimuovere la granulosità del carburante e tagliare la forma.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Misurazione e registrazione del grano combustibile<ol>
<li>Misurare e registrare il peso, la lunghezza e il diametro interno del grano combustibile.</li>
			<li>Fotografa il grano combustibile completo.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>Preparazione del sistema di motori a razzo ibrido NOTA: Come mostrato nella figura 5, il sistema di motore a razzo ibrido era composto da quattro parti: il sistema di alimentazione, il sistema di accensione, il motore e il sistema di misurazione e controllo. La parte del motore comprendeva cinque parti: l'accenditore della torcia, la testa, la camera di combustione, la camera di post-combustione e l'ugello. La lunghezza totale del motore a razzo ibrido è di circa 300 mm e il diametro interno della camera di combustione è di 70 mm.<ol>
<li>Assemblaggio di motori a razzo ibridi NOTA: I dettagli esaustivi del razzo ibrido su scala di laboratorio e la composizione del sistema sperimentale sono disponibili nel precedente articolo32.<ol>
<li>Fissare la sezione della camera di combustione del motore a razzo ibrido sul binario scorrevole.</li>
			<li>Caricare il grano combustibile e installare la sezione della camera di post-combustione.</li>
			<li>Installare la testa e l'ugello.</li>
			<li>Installare l'accenditore della torcia sulla testa del motore a razzo ibrido.</li>
			<li>Installare la candela e collegare l'alimentatore.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Collegare le linee di alimentazione di azoto, ossidante, metano di accensione e gas ossigeno di accensione tra il banco di prova e la bombola del gas.</li>
		<li>Collegare il computer industriale, la scheda di acquisizione dati multifunzione, il controller di flusso di massa e la scatola di controllo del banco di prova.</li>
		<li>Alimentazione sul banco di prova, sul controller del flusso di massa e sull'accenditore.</li>
	</ol></li>
	<li>Controllare il sistema di test e impostare le condizioni sperimentali.<ol>
<li>Aprire il software FlowDDE e fare clic su Impostazioni comunicazioni dalla comunicazione.
</li>
		<li>Fare clic sull'interfaccia di connessione corrispondente e fare clic su OK.
</li>
		<li>Fare clic su Apri comunicazione per stabilire la comunicazione con il controller di flusso e aprire il programma di misurazione e controllo (MCP).</li>
		<li>Impostare il canale di I/O della scheda di acquisizione dati multifunzione e fare clic su Esegui per stabilire la comunicazione con l'intero sistema.</li>
		<li>Controllare lo stato di esecuzione di MCP e impostare la modalità di controllo manuale. NOTA: l'MCP include due modalità: il controllo manuale viene utilizzato per il debug e il controllo automatico viene utilizzato durante gli esperimenti. L'MCP scritto da LabVIEW è illustrato nella figura 6.</li>
		<li>Controllare le condizioni di lavoro della candela ed eseguire un test della valvola.</li>
		<li>Funzione di registrazione dei dati di prova.</li>
		<li>Aprire l'interfaccia di impostazione e impostare il tempo di test, inclusi l'orario di apertura e chiusura della valvola, il tempo di accensione e la durata della registrazione dei dati. NOTA: Ci vuole un po 'di tempo perché il regolatore di flusso di massa regoli il flusso dell'ossidante al valore impostato, quindi il tempo di accensione è stato impostato su 2 s dopo la fornitura dell'ossidante.</li>
		<li>Impostare i requisiti di sicurezza e liberare il personale dall'area sperimentale.</li>
		<li>Aprire la valvola del cilindro e regolare la pressione di uscita della valvola di regolazione in base alle diverse condizioni di portata di massa. NOTA: Con la pressione di alimentazione di 6MPa, l'intervallo di portata di massa dell'ossidante è compreso tra 7 g/s e 29 g/s.</li>
		<li>Aprire l'interfaccia di impostazione e impostare la portata di massa dell'ossidante.</li>
	</ol></li>
	<li>Accensione del motore a razzo ibrido<ol>
<li>Accendi la fotocamera.</li>
		<li>Impostare l'MCP sulla modalità di controllo automatico e attendere il trigger.</li>
		<li>Fate clic su Avvia (Start) sull'MCP per avviare l'esperimento.</li>
		<li>Dopo circa un minuto, fare clic su Interrompi sull'MCP e spegnere la fotocamera.</li>
		<li>Chiudere la bombola del gas e aprire la valvola nella tubazione per alleviare la pressione.</li>
		<li>Spegnere il banco di prova e rimuovere la grana del carburante.</li>
		<li>Ripetere il passaggio 1.1.4.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Analisi delle prestazioni di combustione
<ol><li>Analisi dell'oscillazione di pressione NOTA: I dati sulla pressione della camera di combustione salvati sono rappresentati come Pc(t).<ol>
<li>Aprire Pc(t) con il software di elaborazione dati.</li>
		<li>Scegli il periodo di tempo durante il processo di combustione del motore a razzo ibrido.</li>
		<li>Selezionate Analisi (Analysis) &gt; Elaborazione segnale (Signal Processing) &gt; FFT per analizzare l'oscillazione della pressione.</li>
		<li>Usare le impostazioni predefinite e fare clic su OK.
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analisi del tasso di regressione<ol>
<li>Calcolare il tasso di regressione del grano combustibile in base alla seguente funzione: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ01v2.jpg"> dove ΔD rappresenta il cambiamento dei diametri interni medi del grano combustibile solido dopo la prova di cottura; <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ05.jpg"> rappresentano il cambiamento di qualità del grano combustibile; L è la lunghezza del grano combustibile; ρ è la densità media del combustibile solido; t è l'orario di lavoro. NOTA: La densità media ρ del granello nuovo è stata espressa come: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ02v2.jpg"> dove <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ06.jpg"> e rappresentano la <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ07.jpg"> densità rispettivamente del combustibile a base di paraffina nidificata e del materiale ABS; <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ08.jpg"> e rappresentano rispettivamente la frazione di massa del <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ09.jpg"> combustibile a base di paraffina annidata e del materiale ABS.</li>
		<li>Adattare il tasso di regressione in funzione del flusso di ossidante. NOTA: la funzione di raccordo è stata selezionata come Allometric1 <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ10.jpg"> e l'algoritmo iterativo è stato selezionato come algoritmo di ottimizzazione di Levenberg-Marquardt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analisi dell'efficienza di combustione<ol>
<li>Calcolare la pressione media della camera di combustione Pc con la seguente funzione: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ03v2.jpg"> dove Pc(t) rappresenta la pressione della camera di combustione in momenti diversi; t1 e t nrappresentano rispettivamente i tempi iniziali e finali in cui la pressione della camera di combustione era superiore al 50% della pressione media; n rappresenta il numero di punti dati di pressione tra e t1 e tn.</li>
		<li>Calcolare la velocità caratteristica di C⃰ in base alla seguente funzione: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61555/61555equ04v2.jpg"> dove Pc è la pressione media della camera di combustione; Unat è l'area della gola; ḿ è la portata di massa totale.</li>
		<li>Calcolare la velocità teorica caratteristica del combustibile paraffina C⃰P dal codice CEA33 dellaNASA.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

La tecnica presentata in questo articolo è un nuovo approccio che utilizza un grano combustibile con una struttura elicoiale annidata. Non vi sono difficoltà nella creazione delle attrezzature e degli impianti necessari. La struttura elicoiale può essere facilmente prodotta dalla stampa 3D e la nidificazione di combustibili a base di paraffina può essere facilmente effettuata mediante colata centrifuga. Le stampanti 3D FDM (Fused Deposition Molding) non sono costose e il costo delle centrifughe è basso.
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È urgente mente necessaria una tecnica per migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido. Ad oggi, le applicazioni pratiche dei motori a razzo ibridi sono ancora molto meno di quelle dei motori a razzo solido eliquido 1,2. Il basso tasso di regressione dei combustibili tradizionali limita il miglioramento delle prestazioni di spinta per il motore arazzo ibrido 3,4. Inoltre, la sua efficienza di combustione è leggermente inferiore a quella di altri razzi ad energia chimica a causa della combustione a diffusioneinterna 5, come mostrato nella figura 1. Sebbene siano state studiate e sviluppate varie tecniche, come l'uso di multi-porte6,il miglioramento degli additivi7,8,9,liquefatti10,11,12,iniezione vorticosa13,sporgenze14e bluff body15,questi approcci sono associati a problemi di utilizzo del volume, efficienza di combustione, prestazioni meccaniche e qualità di ridondanza. Finora, il miglioramento strutturale del grano combustibile, che non presenta queste carenze, ha attirato maggiore attenzione come mezzo efficace per migliorare le prestazioni dicombustione 16,17. L'avvento della stampa tridimensionale (3D) ha un modo efficace per aumentare le prestazioni dei motori a razzo ibridi attraverso la capacità di produrre rapidamente ed economicamente progetti di grani convenzionali complessi o grani di combustibile non convenzionali18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30. Tuttavia, durante il processo di combustione, questi miglioramenti nelle prestazioni di combustione diminuiscono con la caratteristica combustione della struttura, con conseguente diminuzione delle prestazioni di combustione23. Abbiamo dimostrato che un nuovo design è utile per migliorare le prestazioni dei motori a razzo ibridi31. I dettagli di questa tecnica e i risultati rappresentativi sono presentati in questo documento.
Il grano combustibile è costituito da un substrato elicoilicoilico fatto da acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) e da un combustibile a base di paraffina annidata. Sulla base della stampa centrifuga e 3D, sono stati combinati i vantaggi dei due combustibili con diversi tassi di regressione. La speciale struttura elicoiale del grano combustibile dopo la combustione è illustrata nella figura 2. Quando il gas passa attraverso il grano combustibile, numerose zone di ricircolo vengono create simultaneamente a scanalature tra lame, come mostrato nella figura 3. Questa struttura caratteristica sulla superficie interna aumenta l'energia cinetica della turbolenza e il numero di vortice nella camera di combustione, che aumentano gli scambi di materia ed energia nella camera di combustione. In definitiva, il tasso di regressione del nuovo grano combustibile è effettivamente migliorato. L'effetto del miglioramento del tasso di regressione è stato ben dimostrato: in particolare, il tasso di regressione del nuovo grano combustibile è stato dimostrato essere superiore del 20% a quello del combustibile a base di paraffina al flusso di massa di 4 g/s·cm2,32.
Un vantaggio del grano combustibile con una struttura elicoiale annidata è che è semplice da produrre. Il processo di stampaggio richiede principalmente un miscelatore di fusione, una centrifuga e una stampante 3D. Il substrato ABS formato dalla stampa 3D riduce notevolmente i costi di produzione. Un altro vantaggio significativo e unico è che l'effetto di miglioramento non scompare durante il processo di combustione.
Questo documento presenta il sistema sperimentale e la procedura per migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido utilizzando la nuova struttura del grano combustibile. Inoltre, questo documento presenta tre confronti rappresentativi dei parametri delle prestazioni di combustione per dimostrare la fattibilità della tecnica, tra cui la frequenza di oscillazione della pressione della camera di combustione, il tasso di regressione e l'efficienza di combustione caratterizzata da velocità caratteristica.

<table><tbody><tr><td>Stampante 3D</td><td>Raise3D</td><td>N2 Plus</td><td>305 &volte; 305 &volte; 605 mm</td></tr><tr><td>Software di disegno 3D</td><td>Autodesk</td><td>Inventor</td><td></td></tr><tr><td>ABS</td><td>Raise3D</td><td>ABS nero</td><td>1,75 mm</td></tr><tr><td>Fotocamera</td><td>Sony</td><td>A6000</td><td></td></tr><tr><td>Carbon</td><td>Aibeisi</td><td>ATP-88AT</td><td></td></tr><tr><td>Macchina centrifuga</td><td>Luqiao Langbo Motor Co.Ltd</td><td>Personalizzato</td><td>&le; 1450 rpm</td></tr><tr><td>Software di elaborazione dati</td><td>OriginLab</td><td>Origin 2020</td><td></td></tr><tr><td>EVA</td><td>DuPont Company</td><td>360</td><td>binder</td></tr><tr><td>Controllore di flusso di massa</td><td>Bronkhost</td><td>F-203AV</td><td>0-1500 ln/min</td></tr><tr><td>Melt mixer</td><td>Winzhou Chengyi Jixie Co.Ltd</td><td>Custom</td><td></td></tr><tr><td>Scheda di acquisizione dati multifunzione</td><td>NI</td><td>USB-6211</td><td></td></tr><tr><td>Paraffina</td><td>Sinopec Group Company</td><td>58#</td><td>Paraffina completamente raffinata, punto di fusione&#8776; 58 gradi; C</td></tr><tr><td>PE cera</td><td>Qatar industria chimica petrolifera Azienda</td><td></td> Software di affettatura personalizzato <td></td></tr><tr><td></td><td>Raise3D</td><td>ideaMaker</td><td></td></tr><tr><td>Candela</td><td>NGK</td><td>PFR7S8EG</td><td></td></tr><tr><td>Acido stearico</td><td>ico Reagente Azienda</td><td>Indurente</td> <td>personalizzato</td></tr></tbody></table>

migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido utilizzando un nuovo grano combustibile con una struttura elicoiale annidata

Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure

Viene presentata una tecnica per migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido utilizzando una nuova struttura a grana di combustibile. Questa tecnica utilizza i diversi tassi di regressione dello stirene acrilonitrile butadiene e dei combustibili a base di paraffina, che aumentano gli scambi di materia ed energia attraverso il flusso vorticoso e le zone di ricircolo formate alle scanalature tra le palette adiacenti. La tecnica di fusione centrifuga viene utilizzata per gettare il combustibile a base di paraffina in un substrato di stirene acrilonitrile butadiene realizzato con stampa tridimensionale. Utilizzando l'ossigeno come ossidante, sono state condotte una serie di prove per studiare le prestazioni di combustione del nuovo grano combustibile. Rispetto ai grani di combustibile a base di paraffina, il grano combustibile con una struttura elicoiale annidata, che può essere mantenuto durante tutto il processo di combustione, ha mostrato un miglioramento significativo del tasso di regressione e un grande potenziale nel miglioramento dell'efficienza della combustione.

La figura 7 mostra le variazioni della pressione della camera di combustione e della portata di massa dell'ossidante. Per fornire il tempo necessario per la regolazione del flusso, l'ossidante entra in anticipo nella camera di combustione. Quando il motore costruisce pressione nella camera di combustione, la portata di massa dell'ossigeno diminuisce rapidamente e quindi mantiene un cambiamento relativamente costante. Durante il processo di combustione, la pressione nella camera di combustion...

Viene presentata una tecnica che utilizza un granello di combustibile solido con una nuova struttura elicoiale annidata per migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido.

Migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido utilizzando un nuovo grano combustibile con una struttura elicoiale annidata

A technique to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain structure is presented. This technique utilizes the ...

Questo metodo può aiutare a rispondere alla domanda su come migliorare le prestazioni di combustione dei grani. I principali vantaggi di questo protocollo è che la struttura elicoiale dei grani di combustibile non scomparirà con il processo di combustione. Questo metodo può anche essere applicato alla formula granulosità con diverse compilazioni di materiale come EBS e PUX.Inizia preparando lo stirene butadiene acrilonitrile, o substrato ABS, utilizzando il software 3D. Salvare la struttura del substrato 3D come file STL. Quindi aprire il software di affezione 3D e importare la struttura.Fare clic su Avvia affezione e selezionare la modalità di stampa rapida dal modello principale. Velocità di doppio clic. Quindi cambia la densità di riempimento al 100% e seleziona la zattera con gonna per l'edizione della piattaforma.Fare clic su Salva e chiudi e quindi su Sezione. Accendere la stampante 3D e importare il file slice del substrato ABS. Impostare la temperatura del letto riscaldato e dell'ugello rispettivamente a 100 e 240 gradi Celsius.Fare clic sull'inizio per stampare dopo la stabilizzazione. Per garantire una stampa di successo, applicare la colla solida sulla piastra calda per aumentare l'adesione tra il substrato ABS e la piastra calda. Per una preparazione del combustibile a base di paraffina preparare materie prime di paraffina, cera di polietilene, acido sterico, acetato di vinile di etilene e polvere di carbonio.Configurare il combustibile a base di paraffina in base alle indicazioni del manoscritto e posizionare i materiali configurati nel miscelatore di fusione. Quindi sciogliere e mescolarli fino a completa miscela. Posizionare il substrato ABS nella centrifuga e fissarlo con un tappo finale.Collegare la polvere e accendere l'interruttore della pompa di raffreddamento ad acqua. Quindi accendere il relè della centrifuga e aumentare la velocità a 1.400 giri/min. Aprire la valvola sul miscelatore di fusione e iniziare a lanciare.Rimuovere la granulosità del carburante e tagliare la forma. Misurare e registrare il peso, la lunghezza e il diametro interno del grano combustibile completo e fotografarlo. Per assemblare il motore a razzo ibrido, fissare la sezione della camera di combustione sul binario scorrevole, caricare il grano combustibile e installare la sezione della camera di post combustione.Installare la testa e l'ugello. Quindi installare l'accenditore della torcia sulla testa del motore a razzo ibrido. Installare la candela e collegare l'alimentatore.Collegare le linee di alimentazione di azoto, ossidante, metano di accensione e gas ossigeno di accensione tra il banco di prova e la bombola del gas. Collegare il computer industriale, la scheda di acquisizione dati multifunzione, il controller di flusso di massa e la scatola di controllo del banco di prova. Alimentazione sul banco di prova, sul regolatore del flusso di massa e sull'accenditore.Aprire il software FlowDDE e fare clic sulle impostazioni di comunicazione. Fare clic sull'interfaccia di connessione corrispondente e fare clic su OK. Fare clic su comunicazione aperta per stabilire la comunicazione con il controller di flusso.Quindi aprire il programma di misurazione e controllo, o MCP. Impostare il canale di input e output della scheda di acquisizione dati multifunzione e fare clic su Esegui per stabilire la comunicazione con l'intero sistema. Controllare lo stato di esecuzione dell'MCP e impostarlo sulla modalità di controllo manuale.Controllare le condizioni di lavoro della candela ed eseguire un test della valvola. Testare la funzione di registrazione dei dati. Aprire quindi l'interfaccia di impostazione e impostare il tempo di test, inclusi l'orario di apertura e chiusura della valvola, il tempo di accensione e la durata della registrazione dei dati.Impostare i requisiti di sicurezza e liberare il personale dall'area sperimentale. Aprire la valvola del cilindro e regolare la pressione di uscita della valvola di regolazione in base alle diverse condizioni di portata di massa. Aprire l'interfaccia di impostazione e impostare la portata di massa dell'ossidante.Accendere la fotocamera, quindi impostare l'MCP sulla modalità di controllo automatico e attendere il trigger. Fare clic sul pulsante Start sull'MCP per avviare l'esperimento. Dopo circa un minuto, fare clic su Interrompi e spegni la fotocamera.Chiudere la bombola del gas e aprire la valvola nella tubazione per alleviare la pressione. Spegnere il banco di prova e rimuovere la grana del carburante. Misurare e fotografare il grano combustibile come dimostrato in precedenza.Qui sono riportati i cambiamenti nella pressione della camera di combustione e nella portata di massa dell'ossidante. Per fornire il tempo necessario per la regolazione del flusso, l'ossidante entra in anticipo nella camera di combustione. Quando il motore costruisce pressione nella camera di combustione, la portata di massa dell'ossigeno diminuisce rapidamente e quindi mantiene un cambiamento relativamente costante.Durante il processo di combustione, la pressione nella camera di combustione rimane stabile. Qui viene presentato un confronto della frequenza di oscillazione della pressione della camera di combustione. Lo spettro di fluttuazione della pressione del nuovo granello di combustibile conteneva tre picchi distinti che erano associati alla bassa frequenza ibrida, alla modalità Helmholtz e alla semi-onda acustica nella camera di combustione.Le posizioni dei picchi di pressione del nuovo grano combustibile erano fondamentalmente le stesse di quella dei combustibili a base di paraffina, il che indica che la nuova struttura non è suscettibile di introdurre ulteriori oscillazioni di combustione. Il tasso di regressione in funzione del flusso di ossidante è stato confrontato tra i grani di combustibile. Alla stessa portata di massa dell'ossidante, la velocità di regressione del nuovo grano combustibile era superiore a quella del combustibile a base di paraffina e il divario si allargava gradualmente con l'aumentare del flusso di ossidante.La velocità caratteristica è stata utilizzata per confrontare l'efficienza di combustione. Il nuovo grano combustibile mostrava una velocità caratteristica più elevata rispetto ai grani a base di paraffina a vari rapporti ossidante e combustibile. Ciò corrisponde a un aumento medio dell'efficienza di combustione di circa il 2% Quando si tenta questo protocollo, tenere presente che la temperatura di colata del combustibile a base di paraffina non può essere superiore a 120 gradi Celsius.

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Migliorare le prestazioni di combustione di un motore a razzo ibrido utilizzando un nuovo grano combustibile con una struttura elicoiale annidata

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