Melhorando o desempenho de combustão de um motor de foguete híbrido usando um novo grão de combustível com uma estrutura helicoidal aninhada

Este método pode ajudar a responder à questão de como melhorar o desempenho de combustão dos grãos. As principais vantagens deste protocolo é que a estrutura helicoidal dos grãos de combustível não desaparecerá com o processo de combustão. Este método também pode ser aplicado à fórmula de grãos com diferentes compilações de materiais, como EBS e PUX.

Comece preparando o estireno de butadieno acrilonitrilo, ou substrato ABS, usando software 3D. Salve a estrutura do substrato 3D como um arquivo STL. Em seguida, abra o software de fatiamento 3D e importe a estrutura.

Clique em iniciar o corte e selecione o modo de impressão de velocidade do modelo principal. Velocidade de duplo clique. Em seguida, mude a densidade de enchimento para 100% e selecione jangada com saia para a edição da plataforma.

Clique em salvar e fechar e, em seguida, clique em fatia. Ligue a impressora 3D e importe o arquivo de fatia do substrato ABS. Ajuste a temperatura da cama aquecida e o bocal para 100 e 240 graus Celsius, respectivamente.

Clique em iniciar a impressão após a estabilização. Para garantir a impressão bem sucedida, aplique cola sólida na placa quente para aumentar a aderência entre o substrato ABS e a placa quente. Para uma preparação de combustível à base de parafina, prepare matérias-primas de parafina, cera de polietileno, ácido esterico, acetato de vinil de etileno e pó de carbono.

Configure o combustível à base de parafina de acordo com as instruções do manuscrito e coloque os materiais configurados na batedeira de derretimento. Em seguida, derreta e mexa-os até misturar completamente. Coloque o substrato ABS na centrífuga e fixe-o com uma tampa final.

Conecte o pó e ligue o interruptor da bomba de resfriamento de água. Em seguida, ligue o relé centrífuga e aumente a velocidade para 1.400 RPM. Abra a válvula na batedeira de derretimento e comece a fundar.

Retire o grão de combustível e corte a forma. Meça e registe o peso, o comprimento e o diâmetro interno do grão de combustível completo e fotografe-o. Para montar o motor de foguete híbrido, fixar a seção da câmara de combustão no trilho de deslizamento, carregar o grão de combustível e instalar a seção da câmara de combustão pós-combustão.

Instale a cabeça e o bocal. Em seguida, instale o ignitore da tocha na cabeça do motor de foguete híbrido. Instale a vela de ignição e conecte a fonte de alimentação.

Conecte as linhas de nitrogênio, oxidante, metano de ignição e gás de ignição entre o banco de teste e o cilindro de gás. Conecte o computador industrial, o cartão de aquisição de dados multifuncionais, o controlador de fluxo de massa e a caixa de controle do banco de teste. Potência no banco de teste, no controlador de fluxo de massa e no ignitora.

Abra o software FlowDDE e clique nas configurações de comunicação. Clique na interface de conexão correspondente e clique bem. Clique em comunicação aberta para estabelecer comunicação com o controlador de fluxo.

Em seguida, abra o programa de medição e controle, ou PCM. Defina o canal de entrada e saída do cartão de aquisição de dados multifuncionais e clique em executar para estabelecer a comunicação com todo o sistema. Verifique o status de execução do MCP e defina-o como modo de controle manual.

Verifique a condição de trabalho da vela de ignição e realize um teste de válvula. Teste a função de gravação de dados. Em seguida, abra a interface de configuração e defina o tempo de teste, incluindo tempo de abertura e fechamento da válvula, tempo de ignição e duração do registro de dados.

Estabeleça requisitos de segurança e limpe o pessoal da área experimental. Abra a válvula do cilindro e ajuste a pressão de saída da válvula reguladora de acordo com as diferentes condições de taxa de fluxo de massa. Abra a interface de configuração e defina a taxa de fluxo de massa oxidante.

Ligue a câmera e, em seguida, ajuste o PCM para o modo de controle automático e aguarde o gatilho. Clique no iniciar no MCP para iniciar o experimento. Após cerca de um minuto, clique em parar e desligue a câmera.

Feche o cilindro de gás e abra a válvula no gasoduto para aliviar a pressão. Desligo o banco de testes e remova o grão de combustível. Meça e fotografe o grão de combustível como demonstrado anteriormente.

Alterações na pressão da câmara de combustão e taxa de fluxo de massa oxidante são mostradas aqui. Para fornecer o tempo necessário para a regulação do fluxo, o oxidante entra na câmara de combustão com antecedência. Quando o motor constrói pressão na câmara de combustão, a taxa de fluxo de massa de oxigênio cai rapidamente e, em seguida, mantém uma mudança relativamente constante.

Durante o processo de combustão, a pressão na câmara de combustão permanece estável. Aqui é apresentada uma comparação da frequência de oscilação da pressão da câmara de combustão. O espectro de flutuação de pressão do novo grão de combustível continha três picos distintos que estavam associados com o híbrido de baixa frequência, o modo Helmholtz, e a meia-onda acústica na câmara de combustão.

As posições dos picos de pressão do novo grão de combustível eram basicamente as mesmas dos combustíveis à base de parafina, o que indica que a nova estrutura não deve introduzir oscilações adicionais de combustão. A taxa de regressão em função do fluxo oxidante foi comparada entre os grãos de combustível. Na mesma taxa de fluxo de massa oxidante, a taxa de regressão do novo grão de combustível foi maior do que a do combustível à base de parafina e a lacuna gradualmente aumentou à medida que o fluxo de oxidante aumentava.

A velocidade característica foi utilizada para comparar a eficiência da combustão. O novo grão de combustível exibiu uma velocidade característica maior do que os grãos à base de parafina em várias relações de oxidante e combustível. Isso corresponde a um aumento médio da eficiência de combustão de cerca de 2% Ao tentar este protocolo, lembre-se que a temperatura de fundição do combustível à base de parafina não pode ser superior a 120 graus Celsius.