Investigación Numérica sobre el Mecanismo de Inestabilidad del Motor de Cohete Sólido Inducida por Diferencias entre las Condiciones en Tierra y en Vuelo
Autores: Wang, Ge; Li, Chengke; Pu, Weiqiang; Zhou, Bocheng; Yang, Haiwei; Yang, Zenan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación Numérica sobre el Mecanismo de Inestabilidad del Motor de Cohete Sólido Inducida por Diferencias entre las Condiciones en Tierra y en Vuelo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Motor de cohete
Inestabilidad
Prueba en tierra
Condiciones de vuelo
Fuerzas aerodinámicas
Vibraciones estructurales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Un motor de cohete sólido (SRM) con una alta relación de aspecto que funciona normalmente durante las pruebas en tierra puede experimentar inestabilidad durante el vuelo. Para abordar este problema, este estudio emplea el método de activación por pulso y el enfoque numérico de interacción fluido-estructura bidireccional para investigar los mecanismos detrás de la inestabilidad del SRM que resultan de las distinciones entre las condiciones en tierra y en vuelo. Los resultados indican que las principales distinciones entre las condiciones en tierra y en vuelo para los SRM son las fuertes restricciones durante la prueba en tierra, así como las fuerzas aerodinámicas y el calentamiento aerodinámico durante el vuelo. Las fuertes restricciones en la prueba en tierra suprimen efectivamente las vibraciones estructurales al limitar los desplazamientos. En condiciones de vuelo, el calentamiento aerodinámico reduce la resistencia de la carcasa del SRM y las fuerzas aerodinámicas proporcionan una entrada de energía sostenida para las vibraciones estructurales durante el vuelo. El mecanismo para las diferencias entre tierra y vuelo que inducen la inestabilidad del SRM es que las frecuencias naturales estructurales se reducen por el calentamiento aerodinámico y la frecuencia acústica de primer orden aumentada por el enfoque de regresión del propulsor alcanza la condición de resonancia. Por lo tanto, se propone un factor de inestabilidad para representar la relación de resonancia entre los modos naturales estructurales y el modo acústico de los SRM. Además, cuanto más cercana esté la frecuencia de las fuerzas aerodinámicas a la frecuencia de resonancia del acoplamiento acústico-estructural, más pronunciada será la inestabilidad del SRM.
Descripción
Un motor de cohete sólido (SRM) con una alta relación de aspecto que funciona normalmente durante las pruebas en tierra puede experimentar inestabilidad durante el vuelo. Para abordar este problema, este estudio emplea el método de activación por pulso y el enfoque numérico de interacción fluido-estructura bidireccional para investigar los mecanismos detrás de la inestabilidad del SRM que resultan de las distinciones entre las condiciones en tierra y en vuelo. Los resultados indican que las principales distinciones entre las condiciones en tierra y en vuelo para los SRM son las fuertes restricciones durante la prueba en tierra, así como las fuerzas aerodinámicas y el calentamiento aerodinámico durante el vuelo. Las fuertes restricciones en la prueba en tierra suprimen efectivamente las vibraciones estructurales al limitar los desplazamientos. En condiciones de vuelo, el calentamiento aerodinámico reduce la resistencia de la carcasa del SRM y las fuerzas aerodinámicas proporcionan una entrada de energía sostenida para las vibraciones estructurales durante el vuelo. El mecanismo para las diferencias entre tierra y vuelo que inducen la inestabilidad del SRM es que las frecuencias naturales estructurales se reducen por el calentamiento aerodinámico y la frecuencia acústica de primer orden aumentada por el enfoque de regresión del propulsor alcanza la condición de resonancia. Por lo tanto, se propone un factor de inestabilidad para representar la relación de resonancia entre los modos naturales estructurales y el modo acústico de los SRM. Además, cuanto más cercana esté la frecuencia de las fuerzas aerodinámicas a la frecuencia de resonancia del acoplamiento acústico-estructural, más pronunciada será la inestabilidad del SRM.