ロケット推進剤の実験室規模のスロークックオフ試験:ゆっくりと加熱された推進剤(CRASH-P)試験の燃焼率分析

CRASH-Pテストは、現在の試験方法よりもはるかに小さなスケールでロケット推進剤のスロークックオフ反応暴力を定量的に評価するために使用することができます。このテストは、現在の本格的なテストよりも、ロケット推進剤のスロークックオフ暴力をスクリーニングするための安価で迅速な方法です。ロケット推進剤開発の初期段階で本格的なスロークックオフテストを実施することは困難です。

CRASH-Pテストは、この重要な情報の多くを処方プロセスの早い段階で提供することができます。このテストは、スロークックオフ中にロケット推進剤成分の化学運動薬を含む根本的な質問の多くをこれまで以上に詳細に探求できるほど速く、安価です。CRASH-Pテストでは、熱流体計測の経験が必要であり、温度および圧力測定のための高速データ取得を設定する必要があります。

診断装置の設定やサンプルの配置は、書面による指示だけでは難しい場合があるため、この方法の視覚的なデモンストレーションは役立ちます。クリストファー・グレイとの手順を実証するのは、私たちの研究室の研究エンジニアであるスコット・サムナーです。推進剤サンプルに取り付ける場合は、サンプルホルダーカバーをCRASH-Pサンプルホルダーにボルトで固定してサンプルをシールし、その後、CRASH-Pテストのチャンバーキャップに取り付けられたスチールプランクに密封されたサンプルをボルトで固定して、サンプルをチャンバーの中央に保ちます。

電気フィードから熱カップルの1つを推進剤サンプルホルダーの内部に置き、発熱反応を捕捉します。CRASH-Pチャンバー内の空気温度を記録するために指差されたスチールプランクに別のサーモカップルを置きます。熱カップルがオリフィスを密封するために推進剤サンプルホルダーに入るRTVを少量置きます。

サンプルが固定されたら、チャンバーキャップをチャンバー本体にスライドさせます。円筒形のロッドを使用して完全にねじを通し、保持ヘッドをチャンバーに締め付け、1インチ当たり9本のねじのピッチを使用して、直径7/8インチのネジをチャンバーヘッドに取り付けます。ボルトを締めてチャンバーが均等に固定されていることを確認し、トルクレンチを使用して均一なシールを確保します。

チャンバーリテーナークランプを取り付け、クランプをダウエルピンで所定の位置に保持します。チャンバーエンドプレートを取り付けるには、点火イベント中にCRASH-Pテストの軸方向の動きを防ぐために、試験テーブルにプレートをボルトで固定します。次に、動的圧力センサー同軸ケーブルを動的圧力センサーに差し込み、電気バンドヒーターを温度コントローラに接続するコンセントソケットに差し込みます。

温度制御パネルと温度コントローラをオンにします。メニューを順に切り替えて、すべてがデフォルト設定になっていることを確認します。入口と出口線がダイナミックな圧力信号コンディショナに差し込まれていることを確認し、コンディショナーをオンにします。

最初の 3 つの間隔を使用して 16 時間間隔の温度計に温度値を設定し、ランプと摂氏 50 度の間隔を 2 時間設定します。テストのデータ ポイントを入力して、テスト中に勾配を変更しない線形加熱プロファイルを取得し、最終温度を摂氏 350 度に設定します。制御コンソールのヒーターに電力を投入し、温度コントローラをオンにして、テストをリモートで実行します。

温度制御装置の制御ページから、RSENをオンに設定します。次に補助ボタンを押して、試験条件をスタンバイから実行まで変更し、チャンバーの加熱を開始します。データ取得の場合、データ取得システムソフトウェアでは、動的圧力を測定するメインボードによる圧力の測定を可能にするテストデータ収集領域を1つ、サーマルカップルアンプによる温度の測定を可能にする別のテストデータ収集領域を設定する。

システムをトリガーされたスイート・メカニズムで実行するように設定し、しきい値電圧に達した後、圧力サンプリング率が毎秒1サンプルから毎秒50,000サンプルに変化するようにします。データ取得は単独で停止しないため、定期的に温度発熱またはトリガ圧力応答のテストをチェックします。いずれかの応答が観察された場合は、手動で記録を停止し、ヒーター、ビデオ、および温度コントローラの電源をオフにします。

実験の最後に、温度データと圧力データを個々のタブ区切りテキスト ファイルに手動でエクスポートし、ダウンストリーム解析用の適切なコンピュータにエクスポートします。試験室を通気する前に少なくとも12時間冷却します。チャンバは、発熱反応から任意の生成ガスを放出するために慎重に分解されます。

ここでチャンバを洗浄する前にサンプルホルダーのサンプル容器断片を捕捉し、データ取得システムによって取得された室内空気および内部推進剤温度の温度トレースが観察できる。点火前の軽度の発熱反応を、主な発熱反応とともに測定した。反応のための動的圧力測定値は、通常、フロント、バック、およびリアの動的圧力計に記録されます。

ほとんどの実験室の調理オフイベントと同様に、サンプル容器の状態は、反応後の損傷を評価することができる。異なる推進剤サンプルの反応暴力の測定された変動のかなり大きな程度が一般的に観察され、異なる反応のために暴力を定量化し、比較することを可能にする。一般に、より速い加圧反応は、より激しい応答によるチャンバのより大きな振動と一致する圧力データにおいてより多くの散乱または騒音を示す。

熱電対は、スムーズで一貫した加熱プロファイルのために毎回同じ場所に配置してください。また、圧力センサ表面を清掃して、反応性測定のノイズを低減してください。分析後、最終化学品の噴射剤残渣とサンプル容器を検査し、遅い調理反応によるサンプル容器の損傷度合いを確認します。

最後の注意点では、特定のロケット推進剤成分は、限られた条件下で加熱されている間、予想よりもはるかに異なる反応を得ることができることを覚えておいてください。ご覧いただきありがとうございます。