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Visualización de la combustión y análisis del chorro líquido en flujo cruzado de un propulsor bipropelente HO/queroseno

Autores: Choi, Suk Min; Jung, Sangwoo; Ugolini, Vincent Mario Pierre; Kwon, Sejin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Visualización de la combustión y análisis del chorro líquido en flujo cruzado de un propulsor bipropelente HO/queroseno


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Combustible líquido a chorro
Ambiente rico en oxígeno
Motor de cohete
Cámara de combustión
Alta temperatura
Presión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En el propulsor bipropelente HO/queroseno, un chorro de combustible líquido se inyecta transversalmente en un flujo cruzado de oxígeno caliente y vapor de agua, descompuesto catalíticamente a partir de un oxidante líquido. Debido a la alta temperatura y al entorno rico en oxígeno, el queroseno se autoenciende sin necesidad de una fuente de ignición adicional. Por lo tanto, la trayectoria del combustible y los procesos de ruptura juegan un papel significativo en la determinación del rendimiento del motor cohete. Sin embargo, se ha hecho poco esfuerzo para analizar estas características durante el funcionamiento real del motor cohete, principalmente debido a sus duras condiciones de operación de alta temperatura y presión. En este estudio, se preparó una cámara de combustión ópticamente accesible para visualizar la trayectoria y los procesos de ruptura del chorro líquido durante el funcionamiento del motor cohete. Se registraron los procesos físicos y químicos dentro de la cámara utilizando una cámara de alta velocidad que emplea una técnica de sombra junto con la supresión de quimioluminiscencia. Se realizaron pruebas de encendido utilizando un 90 % en peso de peróxido de hidrógeno y Jet A-1 en varios ratios de flujo de momento entre el chorro y el flujo cruzado. Se llevaron a cabo casos de prueba con inyección de agua en lugar de combustible, variando los ratios de flujo de momento para identificar el efecto del proceso de combustión en el chorro líquido. El estudio reveló que las correlaciones existentes para la trayectoria del chorro líquido comúnmente utilizadas para diseñar el propulsor bipropelente HO/queroseno en el pasado inducían errores significativos y sugirió que la transferencia de calor por radiación de la llama de combustión aguas abajo podría afectar los procesos de ruptura aguas arriba. Se sugirió una nueva correlación que predice con precisión la trayectoria del chorro de combustible líquido del propulsor bipropelente HO/queroseno.

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