بررسي و شبيه سازي اثرات شتاب چرخشي و طولي بر بالستيك داخلي راكت سوخت جامد

بدون عنوان

در اين بررسي اثرات شتاب چرخشي و طولي بر روي بالستيك داخلي موشك سوخت جامد مطالعه مي­گردد. در ابتدا جريان شبه يك­ بعدي به عنوان معادلات حاكم در نظر گرفته مي­شود. با فرض شبه دائمي بودن جريان و صرف ‌نظر كردن از انتقال حرارت در ديواره ­ها، در هرلحظه از زمان از معادلات حاكم در طول موتور انتگرال­گيري شده، سپس با استفاده از معادله نرخ سوزش در مدل گريتريكس تغييرات پارامتر­هاي مختلف بالستيك داخلي در راستاي طول موتور و در طي زمان سوزش تعيين شده­اند. با بررسي نتايج به‌دست‌آمده مشاهده مي­شود كه تنها زماني افزايش شتاب پايه وجود دارد كه شتاب چرخشي مقداري منفي باشد (جهت آن درون سوخت ) باشد. با اعمال شتاب چرخشي بر پيشرانه جامد نرخ سوزش سوخت افزايش و زمان سوزش كاهش مي­يابد. همچنين نشان داده شده است كه افزايش شتاب چرخشي باعث افزايش فشار درون محفظه مي­شود و سرعت سوزش در حالت ايستا را مي­توان به عنوان مهم‌ترين فاكتور براي تأثير شتاب بر روي سرعت سوزش به حساب آورد. اين در حالي است كه اثرات شتاب طولي با اينكه اثرات شتاب چرخشي را كاهش­ مي­دهد اما به‌تنهايي اثرات بسيار ناچيزي بر بالستيك داخلي پيشرانه جامد مي­گذارد. درنهايت مي­توان نتيجه­ گيري كرد كه بررسي اثرات شتاب چرخشي در طراحي موتور­هاي سوخت جامد داراي اهميت بيشتري نسبت به اثرات شتاب طولي مي­باشد.

In this study, effects of longitudinal and rotational accelerations on the Internal Ballistic Solid Propellant Rocket are investigated. First, a quasi one-dimensional flow is considered to drive governing equations. By assuming semi- permanent flow and neglecting heat transfer through the walls, at each time increment the governing equations are integrated along the length of motor. Then, using burning rate equations in Greatrix model, variation of different parameters of Internal Ballistic along length of motor are obtained at each burning time. Results reveal that the acceleration increases only if the rotational acceleration is negative (towards the propellant). By applying the rotational acceleration, the burning rate increases and the burning time decreases. Also, it is shown that by increasing the rotational acceleration the pressure in the chamber increases. The steady burning rate is the most important factor by which the acceleration affects the burning rate. While the effects of longitudinal acceleration reduces the effects of rotational acceleration, it has negligible effects on the internal ballistic solid propellant rocket. Finally, it can be concluded that for designing solid rocket motor the rotational acceleration is of greater importance than the longitudinal acceleration.