Method Article

Verbetering van de verbrandingsprestaties van een hybride raketmotor met behulp van een nieuwe brandstofkorrel met een geneste spiraalvormige structuur

DOI:

10.3791/61555

⸱

January 18th, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, 2School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een techniek die gebruik maakt van een vaste brandstofkorrel met een nieuwe geneste spiraalvormige structuur om de verbrandingsprestaties van een hybride raketmotor te verbeteren, wordt gepresenteerd.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een techniek om de verbrandingsprestaties van een hybride raketmotor te verbeteren met behulp van een nieuwe brandstofkorrelstructuur wordt gepresenteerd. Deze techniek maakt gebruik van de verschillende regressie tarieven van acrylonitril butadieen styreen en paraffine-gebaseerde brandstoffen, die de uitwisseling van zowel materie en energie te verhogen door swirl flow en recirculatie zones gevormd op de groeven tussen de aangrenzende schensten. De centrifugaal giettechniek wordt gebruikt om de op paraffine gebaseerde brandstof in een acrylonitril butadieen styreensubstraat te gieten gemaakt door driedimensionaal printen. Met behulp van zuurstof als oxidatiemiddel, een reeks tests werden uitgevoerd om de verbranding prestaties van de nieuwe brandstofkorrel te onderzoeken. In vergelijking met paraffinegebaseerde brandstofkorrels vertoonde de brandstofkorrel met een geneste spiraalvormige structuur, die gedurende het gehele verbrandingsproces kan worden gehandhaafd, een aanzienlijke verbetering van het regressiepercentage en een groot potentieel voor verbetering van de verbrandingsefficiëntie.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een techniek om de verbrandingsprestaties van een hybride raketmotor te verbeteren is dringend vereist. Tot op heden zijn de praktische toepassingen van hybride raketmotoren nog steeds veel minder dan die van vaste en vloeibare raketmotoren1,2. De lage regressiesnelheid van traditionele brandstoffen beperkt de verbetering van de stuwkrachtprestaties voor de hybride raketmotor3,4. Bovendien is de verbrandingsefficiëntie iets lager dan die van andere chemische energieraketten als gevolg van interne diffusieverbranding5, zoals blij....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Experimentele opzet en procedures

  1. Bereiding van brandstofkorrel
    LET OP: De brandstofkorrel met nieuwe structuur bestond uit twee delen, die in Figuur 4worden getoond. Als het grootste deel van de nieuwe korrel, de paraffine-gebaseerde brandstof is goed voor meer dan 80% van de totale massa. Het ABS substraat wordt gebruikt als extra brandstof. De voorbereiding van deze brandstofkorrel werd gerealiseerd door het combineren van 3D-printen en centrifugaalgieten.
    1. Substraatbereiding
      1. Open 3D-software voor ABS substraattekening.
        OPMERKING: Het ABS-substraat, dat bedoeld is om het spiraalvormige kader en de onde....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Figuur 7 toont de veranderingen in de druk van de verbrandingskamer en de massastroom van oxidatiemiddelen. Om de benodigde tijd voor stroomregeling te bieden, komt de oxidatiemiddel op voorhand de verbrandingskamer binnen. Wanneer de motor druk opbouwt in de verbrandingskamer, daalt de zuurstofmassastroom snel en behoudt vervolgens een relatief gestage verandering. Tijdens het verbrandingsproces blijft de druk in de verbrandingskamer relatief stabiel.

Beelden met.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De techniek die in dit document wordt voorgesteld is een nieuwe benadering gebruikend een brandstofkorrel met een geneste spiraalvormige structuur. Er zijn geen problemen bij het opzetten van de benodigde apparatuur en faciliteiten. De spiraalvormige structuur kan gemakkelijk worden geproduceerd door 3D-printen, en nesten van paraffine-gebaseerde brandstoffen kunnen gemakkelijk worden uitgevoerd door centrifugaalgieten. Gesmolten depositie molding (FDM) 3D-printers zijn niet duur en de kosten van centrifuges is laag.

.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11802315, 11872368 en 11927803) en Equipment Pre-Research Foundation of National Defense Key Laboratory (Grant No. 614270190402).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3D printerRaise3DN2 Plus305 × 305 × 605 mm
3D drawing softwareAutodeskInventor
ABSRaise3DABS black1.75 mm
CameraSonyA6000
CarbonAibeisiATP-88AT
Centrifugal machineLuqiao Langbo Motor Co.LtdCustom≤1450 rpm
Data processing softwareOriginLabOrigin 2020
EVADuPont Company360binder
Mass flow controllerBronkhostF-203AV0-1500 ln/min
Melt mixerWinzhou Chengyi Jixie Co.LtdCustom
Multi-function data acquisition cardNIUSB-6211
ParaffinSinopec Group Company58#Fully refined paraffin, Melting point≈58°C
PE waxQatar petroleum chemical industry CompanyCustom
Slicing softwareRaise3DideaMaker
Spark plugNGKPFR7S8EG
Stearic acidical Reagent CompanyCustomhardener

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Boiron, A. J., Cantwell, B. 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).
  2. Mazzetti, A., Merotto, L., Pinarello, G. Paraffin-based hybrid rocket engines applications: A review and a market perspective. Acta Astronautica. 126, 286-297 (2016).
  3. K....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hybrid Rocket EngineFuel Grain StructureNested Helical StructureABS SubstrateParaffin Based FuelCentrifugal Casting3D PrintingCombustion PerformanceRegression RateOxidizer Mass Flow Rate

Related Articles