Investigación sobre la Solución de la Inestabilidad Estructural de los Propulsores Compuestos Mediante el Uso de Capas de Recubrimiento No Ablativas
Autores: Zhang, Gang; Zhan, Mingming; Feng, Wen; Tan, Youwen; Liu, Yang; Hui, Weihua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre la Solución de la Inestabilidad Estructural de los Propulsores Compuestos Mediante el Uso de Capas de Recubrimiento No Ablativas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Generador de gas
Propelente compuesto
Curva balística interna
Simulaciones
Efecto de ventilación
Desequilibrio de presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En una prueba a alta temperatura del generador de gas con un propulsor compuesto de carga libre, apareció un temblor anormal en la última parte de la curva balística interna, mientras que no se observó tal anomalía en las pruebas a baja y temperatura normal. Para investigar la causa, se realizaron simulaciones cuasi-estacionarias del campo de flujo interno, así como simulaciones de resistencia y pandeo del grano. La simulación de resistencia reveló que el estrés máximo experimentado por el propulsor compuesto durante la operación a 323 K es de 0.7 MPa, que es inferior al estrés último del grano (1.01 MPa), lo que indica que no hay fallo por estrés. La simulación de pandeo demostró que la inestabilidad surge de un desequilibrio de presión en las superficies interna y externa del grano. En la estructura original, el efecto de ventilación en cada superficie del grano variaba con la regresión de la superficie de combustión, lo que conducía a un desequilibrio de presión en las superficies interna y externa del propulsor compuesto. En consecuencia, se aplicó una capa de revestimiento no ablativo para asegurar que el efecto de ventilación de cada canal permanezca constante. La simulación demostró que la presión en las superficies del propulsor compuesto se equilibraba gradualmente con la operación del generador de gas. Al realizar nuevas pruebas a altas temperaturas, no se observó temblor anormal en la curva balística interna. Esto indica que mantener un área de ventilación constante para la cámara de combustión y prevenir cambios en el efecto de ventilación puede asegurar la integridad estructural del propulsor compuesto durante la operación. El estado de trabajo del propulsor compuesto con esta capa de revestimiento no ablativo no se ve afectado por variaciones en el diseño del motor de cohete sólido. Este enfoque mejora la adaptabilidad y fiabilidad del propulsor compuesto de carga libre bajo diferentes estructuras de motor.
Descripción
En una prueba a alta temperatura del generador de gas con un propulsor compuesto de carga libre, apareció un temblor anormal en la última parte de la curva balística interna, mientras que no se observó tal anomalía en las pruebas a baja y temperatura normal. Para investigar la causa, se realizaron simulaciones cuasi-estacionarias del campo de flujo interno, así como simulaciones de resistencia y pandeo del grano. La simulación de resistencia reveló que el estrés máximo experimentado por el propulsor compuesto durante la operación a 323 K es de 0.7 MPa, que es inferior al estrés último del grano (1.01 MPa), lo que indica que no hay fallo por estrés. La simulación de pandeo demostró que la inestabilidad surge de un desequilibrio de presión en las superficies interna y externa del grano. En la estructura original, el efecto de ventilación en cada superficie del grano variaba con la regresión de la superficie de combustión, lo que conducía a un desequilibrio de presión en las superficies interna y externa del propulsor compuesto. En consecuencia, se aplicó una capa de revestimiento no ablativo para asegurar que el efecto de ventilación de cada canal permanezca constante. La simulación demostró que la presión en las superficies del propulsor compuesto se equilibraba gradualmente con la operación del generador de gas. Al realizar nuevas pruebas a altas temperaturas, no se observó temblor anormal en la curva balística interna. Esto indica que mantener un área de ventilación constante para la cámara de combustión y prevenir cambios en el efecto de ventilación puede asegurar la integridad estructural del propulsor compuesto durante la operación. El estado de trabajo del propulsor compuesto con esta capa de revestimiento no ablativo no se ve afectado por variaciones en el diseño del motor de cohete sólido. Este enfoque mejora la adaptabilidad y fiabilidad del propulsor compuesto de carga libre bajo diferentes estructuras de motor.